Hallo Leute, ich bin auf der Suche nach einer solchen Quelle für eine Messbrücke. Wegen dem ADC habe ich eine 2ppm Referenzspanungsquelle. Also wäre eine spannungsgesteuerte Stromquelle dass beste ;) Hat jemand vielleicht einen Schaltungsvorschlag für mich? Gruß Anselm
- Wieviel Strom? - Source oder Sink? - Arbeitsspannungsbereich? - Ausgangsimpedanz? - In welchem Sinne also "gut"?
schau mal selbst in der site. http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle#Konstantstromquelle_mit_J-FET
Wo ist das Problem mit der spannungsgesteuerten Stromquelle, dh einem Fet plus OpAmp? Eine 2ppm Spannungsreferenz zusammen mit einem Praezisionswiderstand ist doch ein guter Anfang. Moeglicherweise interessante Parameter neben der Praezision koennte auch noch die Bandbreite, der minimale Spannunsabfall, der Leckstrom sein.
2k Ohm erzeugen 2V Spannungsabfall, heisst da ist der Spannungsabfall nicht so wichtig. Ich kenne aus meiner Schulzeit nur die Schaltungen mit Zehnerdiode und Transistor... Im Sommer hatte ich zufällig eine Schaltung mit 2 OP´s gefunden, jedoch verschlampt den Link zu speichern :( Nun find ich die Schaltung nichtmehr. Es geht mir darum in einer Messbrücke für PT100 Sensoren den Strom so ruhig wie möglich zu halten. Da Ub 5V vom Board kommen, möchte ich möglichst wenig Beeinflussung durch eventuell auftretende Änderungen haben. Gruß Anselm
Öhm...wenn du weißt, dass dein "Lastwiderstand" für die Konstantstromquelle 2kOhm ist und du ein mA fließen lassen willst...nun, dann sollte doch auch die Konstantstromquelle mit Transistor und Zenerdiode gehen. Ich bin erst heute Abend daheim aber spätestens dann kann ich dir mal einen Kurve dazu Posten, wie sich der Strom verhält bei Schwankung der Betriebsspannung. Was verstehst du uner einer "möglichst hohen Konstants"? Ein Bereich wäre gut. Für den einen ist es eine hohe Konstants, wenn der Strom im Bereich von ± 10% um den Arbeitspunkt schwankt, für den anderen ist es erst eine hohe Konstants, wenn der Strom im Bereich von ±0.01 % um den Arbeitsbereich schwankt. Das solltest du genau definieren, und nicht so schwammig wie oben.
Hi, z.B. LM334, extern zur Temperaturkompensation mit 2 Widerständen und einer Diode beschaltet: siehe rechts unten auf S.7 im Datenblatt http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C3,P2028,D2715 . Versorgung mit 5V könnte allerdings etwas knapp werden... Gruß risu
Wenn es dir darum geht eine PT100 Temperaturmessschaltung zu bauen hier findest du die benoetigten Information. Incl. Stromquelle. Beitrag "Temperaturmessschaltung möglichst genau?" Gruss Helmi
> Es geht mir darum in einer Messbrücke für PT100 Sensoren den Strom so > ruhig wie möglich zu halten. > Da Ub 5V vom Board kommen, möchte ich möglichst wenig Beeinflussung > durch eventuell auftretende Änderungen haben. Die Stromquelle muss dafür weder genau noch sehr konstant sein (außer der ADC braucht Ewigkeiten für eine Wandlung). Stichwort: Ratiometrische Messung. Beitrag "Re: Sehr hoch auflösender PT100 Messverstärker"
So, wie gesagt hab ich mal eine Kurve gemacht zu folgender Schaltung. http://i37.tinypic.com/or5ttl.jpg http://i34.tinypic.com/1z1bp13.jpg Bauteile hab ich Pi mal Daumen ausgewählt. Transistor ist ein BC337, die Diode 1N4004. Bei einer Eingangsspannung von 4.5 V bis 5.5 V schwankt der Strom von ca. 1.05 mA bis 1.08 mA. Sowas müsste doch für einen PT100 reichen, oder?
Noe deine Stromquelle schwankt bei Temperaturaenderungen mehr als dein PT100. Da kannst du denn PT100 weglassen und nur deine Stromquelle nehmen. Die Spannung an deinem Emitterwiderstand schwankt mit 2mV/K. Nehmen wir mal die Umgebungstemperatur deiner Stromquelle steigt um 1 Kelvin dann sinkt die Spannung am 700 Ohm Widerstand um 2mV. Also aendert sich der Strom von 1000uA nach 971uA. Das ergibt eine Spannungsaenderung am PT100 von 3mV Aendert sich der PT100 bei 1 Kelvin von 100Ohm nach 100.385 Ohm bei einem Strom von 1mA ergibt das bei 100 Ohm = 100mV und bei 100.385 Ohm 100.385mV Also aendert sich deine Messspannung aufgrund der Stromquelle mehr als 10 mal so Stark wie auf Grund der PT100 aenderung. Gruss Helmi
Alle OPV sind Zero-Offset von Ti, Widerstände Metallfim 1%. Da die Schaltung mit einem PT100-Sim eingestellt wird, sind Offsetfehler der OP oder Referenzspannungsquelle egal. hintendran kommt ein weiterer OP um die doch recht kleine Änderung in der Brücke anzuheben. Meiner Meinung nach ist nur ein Fehler der Konstantstromquelle fatal. Die müsste ich mal berechnen. Gruß Anselm
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Hier ein PT100 - Umformer, der bei mir in achtfacher Ausfertigung sehr stabil läuft. Konstantspannungsquelle bei mir: 5V. Du kannst mit dem Strom ruhig bis 2.5mA hochgehen, wenn nicht gerade stehende Luft gemessen wird. Ansonsten spielt die Eigenerwärmung keine Rolle.
Ach ja, wenn's temperaturstabil sein soll, keine Kohleschichtwiderstände benutzen (nur Metallfilm), Potis möglichst vermeiden, und wenn, dann Drahtwendel.
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Hallo Thilo, ich hab mir deinen Schaltplan angeschaut, aber mir ist einiges unklar geblieben. Kannst die Funktion der rot markierten Teile erklären? mfg Esko
Die markierten Dioden sind Schutzdioden gegen Überspannung (bei industrieller Anwendung nötig). Die Widerstände sind die Bezugspunkte zum jeweiligen Bezugsotential. Der C3 gegen Masse stellt eine Dämfung des Signals dar.
Thilo M. wrote: > Die markierten Dioden sind Schutzdioden gegen Überspannung (bei > industrieller Anwendung nötig). Sowas dachte ich mir bereits. Aber wäre D3 nicht besser andersrum eingebaut. Und D5 + R22 sind gegen Überspannung aus der Richtung des Steckverbinders SV1? D4 ist mir auch nicht klar. Der erste OP sird trotzdem von -15V bis +15V ausgeben können. > Die Widerstände sind die Bezugspunkte zum jeweiligen Bezugsotential. Ist mir immer noch nicht klar. Soll bei abgetrenntem PT100 der Opamp auf 15V gehen? > Der C3 gegen Masse stellt eine Dämfung des Signals dar. Aber es wird nur das untere Signal gedämpft, somit werden Gleichtaktstörungen, die man mit dem Vierleiter-Anschluss aufhebt hiermit erst wieder eingebracht.
Wieso benötigt man eigentlich eine Stromquelle? Es reicht doch völlig, wenn ich den Sensor über einen bekannten Vorwiderstand an eine bekannte Spannung hänge. Der Rest läßt sich doch berechnen?
>Noe deine Stromquelle schwankt bei Temperaturaenderungen mehr als dein >PT100. Da kannst du denn PT100 weglassen und nur deine Stromquelle >nehmen.[...] Das ist sicherlich richtig, hab ich nicht genau überprüft. Aber zum einem sollte man natürlich Dioden und Transistor thermisch koppeln (verringert schonmal den Effekt der Temperaturdrift) und zum anderen kommt es auch drauf an was man mit dem PT100 misst. Wenn ich heute Abend daheim bin lass ich mal die Temperatur auf 50 Grad ansteigen für die Dioden und den Transitor. Ich hab das Gestern abend schon mal Testweise ausprobiert und die Temperatur um 100 Grad ansteigen lassen und gesehen, dass der Strom sich von ca. 1 mA auf, ich glaub, 0.8 mA ändert, habs aber abgetan da ich mir sagte, dass die Schaltung bestimmt keine so hohe Temperatur sieht sondern eher nur RT mitbekommt.
>Aber zum einem sollte man natürlich Dioden und Transistor thermisch >koppeln
(verringert schonmal den Effekt der Temperaturdrift)
Bei 2 Dioden in reihe und einer Basis-Emitterstrecke gibts es keine
Temperaturkompensation. Das sich eine Diode und die BE-Strecke aufheben
habe ich schon bei meiner Rechnung beruecksichtigt.
Gruss Helmi
Hallo, der Tip von Risu mit dem LM334 ist schon in Ordnung. Der Abgleich lohnt sich. Ich habe selbst einige LM334 so abgeglichen das sich der Strom von ca. 10° bis 50° bei 300uA nicht änderte. Man sollte allerdings für die Widerstände und die Diode SMD-Typen nehmen und direkt auf das TO92 Gehäuse kleben. Das ganze Gebilde sollte noch mit einem Schrumpfschlauch versehehen werden. So ist der termische Kontakt und die Kapselung optimal. Gruss Klaus.
Stimmt Helmut, die Temperaturkompensation war ja nur mit einer Diode. However, habs nochmal bei 50 Grad simuliert und der Strom schwankt dann von 1.007 mA bis 1.03 mA. Ich denke mal, so pauschal kann man zwar mit 2 mV/K rechnen aber es kommt halt auch auf die verwendeten Bauelemente an und da gibts auch "bessere". >Wieso benötigt man eigentlich eine Stromquelle? Es reicht doch völlig, >wenn ich den Sensor über einen bekannten Vorwiderstand an eine bekannte >Spannung hänge. Der Rest läßt sich doch berechnen? Das geht natürlich auch und da spricht ebenfalls nichts dagegen. Der Vorteil der Konstantstromquelle ist halt der, dass man direkt die Spannung über den PT100 messen kann und ihn direkt in Bezug zur Temperaturänderung setzen kann da sich ja der Strom nicht ändert. U = f(dI, dR) Da sich Strom ändert sich ja nicht womit dI = 0 ist und die Spannung über dem PT U = f(dR) Und dR ist lediglich die bekannte Funktion des Widerstandes über der Temperatur. Wenn man nun aber nicht den Strom sondern die Spannung konstant setzt in Verbindung mit einem Vorwiderstand wird es ein wenig schwierig. Grund hierfür ist, dass man üblicher Weise ja immer eine Spannung misst. Man misst also die Spannung über den Vorwiderstand um den Strom zu bestimmen und misst die Spannung über den PT. Dann kann man den Widerstand des PTs bestimmen und letzendlich die Temperatur hat jedoch zweimal statt einmal messen müssen (und hat damit eine Fehlerquelle mehr eingebaut).
@Michael Warum legst du den PT100 nicht in die Rückkopplungsschleife von einen OP dann bleibt der Strom konstant. So habe ich es auch gemacht. Gruss Helmi
@Michael Ich kann Dir folgen :-) Wenn allerdings die Referenzspannung, die den Vorwiderstand speisst und der Vorwiderstand selber bekannt sind, habe ich mit einer Messung die Spannung am PT100 und kann weiterhin den Strom durch den Widerstand errechnen. Insofern ist es wirklich nur ein wenig mehr Rechnerei für die MCU... möglicherweise ergeben sich noch Nachteile (oder Vorteile) durch die notwenige Vierpunktmessung, da sollte man nochmal darüber nachdenken.
>Warum legst du den PT100 nicht in die Rückkopplungsschleife von einen OP >dann bleibt der Strom konstant. So habe ich es auch gemacht. Das kommt ja dann auch wieder auf die Beschaltung des OPs an. Und einen PT100 kann man ja auf verschiedene Weisen versorgen, ich hab nur eine sehr einfache (dafür nicht sehr genaue) genannt. @Wurstler Sicher, wenn du nur die Spannung über dem Widerstand hast und das ganze mit nem Taschenrechner ausrechnen willst passt eine Messung und das ist dann genauso aufwendig wie mit einer Konstantstromquelle. Meist sitzt an einem PT100 aber kein Mensch mit Taschenrechner sondern eine Elektronik und die nutzt zum Rechnen eben Spannungen. Ihr reicht es eher weniger, lediglich die Spannung über dem Referenzwiderstand oder dem PT100 zu kennen. Die braucht meist doch ein wenig mehr ;)
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Was haltet ihr von dieser Spannungsgesteuerten Konstantstromquelle? Wenn man für R2, R4 und R5 selektierte Widerstände mit identischen Werten benutzt, ist die ganze Geschichte äusserst Temperaturstabil.
Laut meinem Sim ist sie stabiler als mein Schaltungsvorschlag ;) Zumindest was I=f(RL) betrifft Nun muss ich noch herausfinden wie ich mit dem Sim die Tk simuliere. http://qucs.sourceforge.net/docs.html
Habs geschafft ;) Hier mal der Graph den der Sim rausgespuckt hat... Gruß Anselm
Hier mal mit Messbrücke und 25ppm Widerständen. (Schaltplan und SimDaten)
@Anselm 68 Was für einen Simulator hast du verwendet? Ist das QUCS?
Jupp, gestern gezogen, und heute Dank Urlaub mal versucht reinzuarbeiten ;)) Ich hab zwar noch einige Unklarheiten, aber es geht ;)) Gruß Anselm
In deiner Simulation gehts du von einer idealen Spannungsquelle (1V) aus ! Simuliere doch bitte mal nur die Schwankung der Spannungsquelle 1% und dann nochmal mit Tempdrifft ohne 1%. Falls nicht zu aufwendig beides ^^. Ebenso müsste man den OPV noch näher spezifizieren, da dieser auch ideal ist ;). Ich weis aber im Moment nicht ob es dafür schon ein fertiges Model gibt. Ich würde hier einen "OP07" vorschlagen. Ich denke auch das diese Einflüsse sich mehr auf deine Konstantstromquelle aus wirken als der Tempdrifft auf die Widerstände allein. In Allen ein guter Ansatz mit der Simulation. Einen schönen Abend wünsch ich. Yob
die 1V sind eine 2ppm Referenzquelle, der OP den ich verwenden will ein Zero-Offset mit 0,irgendwas Drift. Aber nachdem ich die Konstantstromquelle auf 1ppm gedrückt habe und ich nun 2h versuche den Rest der Schaltung zu verbessern, ist es doch deutlich einfacher den Drift rechnerisch zu korrigieren ^^ DS18B20 an einen freien Port ;) Denn der darauf folgende OP-Amp zum verstärken der kleinen Brückenspannung macht deutlich grössere Fehler. Gruß Anselm
Hallo, also ich finde das alles viel zu kompliziert. ich hatte mal ähnliches vor. Wollte ein Thermometer bauen, welches auf 0,001°C auflösen sollte, temperaturstabil und generell recht genau sein sollte. Dieses habe ich dann mit dem AD7793 gelöst. Ist ein 24Bit ADC, bei welchem sämtliche Eingänge Differenziell ausgelegt sind. Außerdem hat er schaltbare Stromquellen. Die Genauigkeit dieser spielt aber keine Rolle. Ich hatte die Stromquelle durch den PT100 geschickt und dann durch einen Referenzwiderstand mit TK5. den PT100 an den diff. ADC Eingang und den Ref. R an den Differenziellen Referenzeingang. Somit misst der ADC direkt den Widerstand. Bei 1mA hatte ich ca. 0,03°C Eigenerwärmung festgestellt. Also von dem ADC bin ich total überzeugt. Kann den nur weiterempfehlen. Hat auch einen PGA. Damit kann man Full Scale auf 20mV einstellen. Kostet allerdings 10 EUR. Damit konnte man aber auch ein 6,5 DIGIT Multimeter bauen. http://www.analog.com/en/analog-to-digital-converters/ad-converters/AD7793/products/product.html Gruß Ralf
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